[发明专利]一种三电平Boost变换器中点电位平衡控制方法

说明书

技术领域

本发明是一种三电平Boost变换器中点电位平衡控制方法，涉及多电平变换领域，特别涉及一种三电平Boost变换器中点电位平衡控制方法。

背景技术

三电平Boost变换器由Meynard T.A.和Foch H.于1992年提出的飞跨电容钳位型多电平逆变器演化而来，能够有效降低开关管电压应力，减小开关损耗和反向恢复损耗，有助于改善系统动态性能、降低谐波畸变并减小电感、电容的体积重量以提高系统的功率密度，在中大功率开关电源中拥有广阔的应用前景。但在实际应用中，三电平Boost变换器两路输出滤波电容和等效串联电阻以及输出负载存在一定差异，控制电路、驱动电路以及开关管工作特性也不完全一致，因此，输出中点电位将发生一定偏移，从而导致开关管电压应力不相等，影响系统安全可靠工作。

为保证系统正常可靠工作，需要采取一种有效的中点电位平衡控制方法。 Hung-Chi Chen基于三电平Boost型功率因数校正器，提出一种无需引入额外传感器的偏差电压自动均衡方法，整个控制仅包括输出电压控制环，但该策略需要数秒钟才能够实现电容电压自动平衡，动态响应较慢。Hung-Chi Chen进一步提出一种基于升压电感电流检测的均压控制方法，通过恰当地设置电感电流采样点，可以实现平均电感电流和不平衡电压的检测，但这种方法对采样精度和准确度要求较高，采样误差可能导致控制出现紊乱，造成系统崩溃。因此，为追求控制的准确性、快速性和可靠性，大多学者仍会通过设置两个电容电压传感器，以获取快速精准的输出电压和偏差电压信息，进而按照图1所示的双环(输出电压环和偏差电压环)框图进行控制，其中：V_ob＝u_cb1+u_cb2为实际输出电压，V_ob-ref为输出电压参考值，u_ctrl为输出电压控制信号；Δu_cb＝u_cb1-u_cb2为实际偏差电压，Δu_cb-ref为偏差电压参考值(通常设置为0)，Δu_ctrl为偏差电压控制信号；控制信号依次通过逻辑处理单元与脉冲产生单元，发出脉冲信号G_Qb1和G_Qb2，进而驱动开关管Q_b1和Q_b2进行斩波工作。

根据脉冲产生方式的不同，可将现有三电平Boost变换器中点电位平衡控制方法归类为占空比独立控制与脉冲相位延迟控制。其中，占空比独立控制方法虽能对偏差电压进行调节，但偏差电压控制量的引入改变了三电平Boost变换器的输出特性，且存在复杂的耦合关系，不利于控制器设计；而脉冲相位延迟控制方法能够在不改变系统输出特性的基础上对偏差电压进行有效调节，但以往方法中并未建立系统精确的数学模型，缺乏对关键控制参数的指导设计，导致控制准确度和动态响应速度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种三电平Boost变换器中点电位平衡控制方法，以高输出电压环的动态性能，并保证偏差电压环的无静差调节。

.一种三电平Boost变换器中点电位平衡控制方法，其特征在于，包括下列步骤，

步骤一，在三电平Boost变换器输出滤波电容器C_b1上设置电压传感器 VT_incap1，检测的数据为电容电压u_cb1，在输出滤波电容器C_b2之上设置电压传感器 VT_incap2，检测的数据为电容电压u_cb2；

步骤二，在三电平Boost变换器上连接一个控制器，控制器包括AD调理电路、DSP、FPGA和驱动电路；控制器的两个输入端分别与电压传感器VT_incap1和电压传感器VT_incap2连接，采样信号电容电压u_cb1和电容电压u_cb2进入控制器，控制器的输出信号为连接到两开关管Q_b1和Q_b2的驱动脉冲；